TWI328139B - Projector - Google Patents

Description

九、發明說明： 【么月所屬之技術領域】 同時有關於—種投影裝置，特別是有關於1可 夕個影像的投影裝置。 【先前技術】 ^由於個人電子裝置日益輕薄短小化，使用者 法：單的分享視頻檔案(如照片、簡報、電影等 2 而微型化的隨身電子裝置最大的缺點在於無個: 電腦的鍵般妒± „ 1文用個人 白刚 快速的輸入貧訊，因此降低了人機互動 , '、、而彳放型投影模組是解決上述問題的有效方案 新代的微型投影機中，以剛導入市場的可攜式 投影機為主，但其仍存在不少先天障礙，如光電轉換致率、 不，導致模組亮度無法提昇、增加亮度時提高的操作溫卢 會嚴重影響led的壽命與發光效率、散熱問題、需精宓二 對焦鏡頭等目素；此外因其先天的光機結構限制，造^ 雖然可縮小至手掌大小，但仍無法突破體積限制而整合ς 行動電子裝置之内，故仍非最佳的微型投影機制。在^他 相關的微型投影技術中，以微型雷射投影技術最被看好 其主要以雷射為光源，搭配MEMS微型掃描反射鏡為動作 原理，此架構能作到比火柴盒還小的體積，因此是未 有機會能内建於行動裝置的投影機制。因此本發 動機在於預期未來手機將不只需要投影—個螢幕，^ 少兩個螢幕影像’例如同時投笋罄莫蚩 而是至 如螢幕畫面及虛擬鍵盤，如 0963-A21927TWF(N2)：P27950077TW：chentf ⑶ 8139 ，印可快速輸人與操作個人資訊，而達成行動電腦的功 月匕，此外兩個螢幕影像亦可投射在同一平面，而實現

二寸倍增的效果’ ·故以此概念來創作一種可以雙面投： 裝置。 J 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種可以同眛 多個影像的投影裝置。 y』又j ,本發明之投影裝置的一較佳實施例包括一本體以及一 光學系。本體設有-第一投射口以及一第二投射口，光學 ^系設於本體令’且分別從第一投射口與第二投射口投射 出一第一影像以及一第二影像。 在上述之較佳實施例t，光學系包括：一雷射光源以 及"I第一反射鏡。雷射光源包括複數個單色光源。第一反 射竟具有一第—反射面以及一第二反射面，分別對應於該 弟一投射口以及該第二投射口。來自該雷射光源的光，分 別入射於該第-反射面以及該第二反射面，並由該第一反 ，面以及该第i反射面反射而分別⑼該第一投射口以及該 第二投射口投射出該第一影像以及該第二影像。 源 第二單色光源、一第三單色光源 在上述之較佳實施例中，雷射光源包括一第一單色光 在上述之較佳貫施例中，上述光學系更包括一分光裝 置，來自第一單色光源的光經由分光裝置分別入射第一反 射面以及第—反射面，且來自第二單色光源以及第三單色 光源的光僅入射於第二反射面 〇963-A2,927TWF(N2)；P2795〇〇77TW；chent| 乂 1328139 __ 在上述之較佳實施例中，上述光學系更包括一第四單 色光源、一第五單色光源以及一第六單色光源，來自第四 v · 單色光源、第五單色光源以及第六單色光源的光係入射於 ' 第一反射面，且來自第一單色光源、第二單色光源以及第 三單色光源的光係入射於該第二反射面。 在上述之較佳實施例中，第一反射鏡更包括一第一旋 轉軸，當來自雷射光源的光入射於第一反射鏡時，第一反 射鏡以第一旋轉軸為中心在一適當的角度範圍内擺動，而 φ 分別產生第一影像與第二影像。 在上述之較佳實施例中，光學系更包括一第二反射鏡 以及一第三反射鏡，分別具有一第二旋轉軸以及一第三旋 轉轴，從第一反射面反射的光係入射於第二反射鏡，並藉 由第二反射鏡以第二旋轉軸為中心在一適當的角度内擺動 而產生第一影像，從第二反射面反射的光係入射於第三反 射鏡，並藉由第三反射鏡以第三旋轉軸為中心在一適當的 角度内擺動而產生第二影像。 鲁 在上述之較佳實施例中，第一反射鏡更包括一第二旋 轉軸，當來自雷射光源的光入射於第一反射鏡時’第一反 射鏡以第一旋轉軸為中心在一適當的角度範圍内擺動，然 後第一反射鏡以第二旋轉軸為中心在一適當的角度範圍内 擺動而分別產生第一影像與第二影像。 在上述之較佳實施例中，光學系更包括一驅動裝置， 驅動第一反射鏡以第一旋轉軸為中心在適當的角度範圍内 旋轉。驅動裝置可以電磁式、靜電式、電熱式、壓電式或 0963-A21927TWF(N2)；P27950077TW；chentf 7 1328139 記憶合金的方式來驅動第一反射鏡。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作 詳細說明如下： 【實施方式】 第la、lb圖為本發明之投影裝置的一較佳實施例的立 體圖。雖然第la、lb圖中的投影裝置係以一行動電話為例 做說明，但是並不限於行動電話。其中第la圖係從正面觀 看，而第1 b圖係從背面觀看。行動電話1000包括一本體 100以及一第一投射口 120以及一第二投射口 140,其中第 一投射口 120係設置於本體100的正面，第二投射口 140 係設置於本體100的背面。在本體100中設有一後述之光 學系，可從第一投射口 120投射出一第一影像，從第二投 射口 140投射出一第二影像，第一影像可為一虛擬鍵盤的 影像，第二影像可為一影片或圖像。 第2a圖為本體100中的光學系的一實施例的示意圖。 光學系200包括一雷射光源220、一第一反射鏡240、一第 二反射鏡260以及一第三反射鏡280。雷射光源220包括 一第一單色光源221、一第二單色光源222、一第三單色光 源223以及一第四單色光源224，在本實施例中，第一單 色光源221為紅光光源，第二單色光源222為綠光光源， 第三單色光源223為藍光光源，第四單色光源224為紅光 光源。來自第四單色光源224的光束由反射鏡12反射後， 入射於第一反射鏡240，來自第一單色光源221的光束由 0963-A2 彳 92 丌 WF(N2) :P27950077TW;chentf 8 1328139 / 反射鏡17反射後通過光學鏡片18、19與來自第二單色光 .源222與第三單色光源223的光束匯集後，經由反射鏡16 反射後’入射至第一反射鏡24〇。光學鏡片18、19具備高 通或低通濾光能力，形成-光束匯集元件，將來自該等單 色光源的光線經匯集後入射於該第一反射鏡24〇。 第2b圖為第一反射鏡240反射光束的示意圖。第一反 射鏡240具有第一反射面242以及一第二反射面244，經 由反射鏡12反射的光束li入射於第一反射面242，經過 • 第一反射面242反射後，入射於第二反射鏡260，然後通 過第一投射口 120形成第一影像。而經由反射鏡17反射的 光束L2則入射於第二反射面244，然後由反射鏡Η改變 行進方向後，入射於第三反射鏡280，然後通過第二投射 口 140形成第二影像，由於第二影像係由三種色光混合而 成，因此為彩色影像。以下說明如何形成第一影像以及第 二影像。第一反射鏡240具有一第一旋轉軸A1 ’第二反射 鏡260具有一第二旋轉軸A2,第三反射鏡280具有一第三 • 旋轉軸A3，第二旋轉軸A2以及第三旋轉軸A3皆與第一 旋轉軸A1垂直。當光束L1經由第一反射面242以及第二 反射鏡260投射至一屏幕時，第二反射鏡260以弟一 $疋轉 軸A2為中心在一適當的角度内擺動’使光束L1在屏幕上 做橫向的快速掃瞄’而第一反射鏡240以第一旋轉軸A1 為中心在一適當的角度内擺動’使光束L1在屏幕上做縱向 的快速掃瞄，如此可以在屏幕上形成二維的第一影像。同 樣地光束L2也藉由第三反射鏡280以第二旋轉轴A3為中 0963-A21927TWF(N2) ；P27950077TW；chentf 9 1328139 心在一適當的角度内擺動使光束L2在屏幕上做橫向的快 速掃瞄以及第一反射鏡240以第一旋轉軸A1為中心在一 適當的角度内擺動，使光束L2在屏幕上做縱向的快速掃瞄 而形成二維的第二影像。 第一反射鏡240為一雙面反射鏡，主要構造如第3圖 所示包含一支撐主體241、兩個扭轉樑243、與二扭轉樑 243兩邊相連的基板245、設於基板245正反兩面中間位置 之第一、第二反射面242及244、設於基板245外側位置 之驅動線圈247、以及與設於基板245周圍之磁鐵249。 當通入交流電流至驅動線圈247時，驅動線圈247會 與磁鐵249的磁場發生作用，第一反射鏡240會順著電磁 力作用的方向扭轉，當兩道不同光束入射至第一、第二反 射面242、244時，第一反射鏡240會以水平或垂直方向作 快速的擺動後，將光束反射至第二反射鏡260或第三反射 鏡280，最後投射出二維影像。基板245依所需震盪頻率 來選用適當材質，如玻璃或壓克力樹脂等，並在其上以電 鍍或電鑄等方式製作如銅質之驅動線圈247，其中該驅動 線圈可以立體堆疊的方式製作，以增加線圈數，中間部位 則鍍上或黏貼如鋁或鉻等金屬反光膜以形成反射面而反射 雷射光束，另一面亦以前述之相同方式製作反射面。 除了上述之電磁方式驅動第一反射鏡240旋轉之外， 還可以採用靜電式、電熱式、壓電式或記憶合金的方式來 驅動。 第4圖為光學系200的另一實施例的示意圖，在本實 0963-A21927TWF(N2)：P27950077TW；chentf 1328139 . 施例中，多設置一第四單色光源224、第五單色光源225 ' 以及第六單色光源226，其中第四單色光源224為紅光光 •源，第五單色光源為綠光光源225，第六單色光源226為 • 藍光光源。第一、第二及第三單色光源221、222、223的 光入射至第一反射鏡240並經由第二反射鏡260形成第一 影像，第四、第五及第六單色光源224、225、226的光入 射至第一反射鏡240並經由第三反射鏡280形成第二影 像，故兩影像可投射同一平面，形成雙螢幕影像，或接合 • 兩影像邊界而形成一寬幅影像，由於第一、第二影像均為 三種單色光混合而成，因此均為彩色影像。 第5圖為光學系200的另一實施例的示意圖，在本實 施例中，僅設置第一、第二及第三單色光源22卜222、223、 一分光器230以及二光調變器235，其餘與第2a圖的實施 例相同。來自第一單色光源221的光經由分光器23 0分成 兩道光束，其中之一通過一光調變器235並由反射鏡12 反射後，入射於第一反射鏡240,另一道光束通過另一光 ® 調變器235並由反射鏡17反射後通過光學鏡片18、19與 來自第二單色光源222與第三單色光源223的光束匯集 後，經由反射鏡16反射後，入射至第一反射鏡240。其餘 與第2a圖所示的實施例相同。 第6圖為光學系200的另一實施例的示意圖，與上一 實施例不同之處在於上一實施例僅設置一分光器230，而 且僅第一單色光源221的光束被分光，因此第一影像是一 個單色的影像。在本實施例中，一共設置了三個分光器 0963-A21927TWF(N2)；P27950077TW；chenti 11 1328139 231、232以及233，分別對應於第一單色光源221、第二 單色光源222以及第三單色光源223，因此三個單色光源 的光束都被分兩道，經過光調變器235匯聚後，分別入射 至第一反射面242以及第二反射面244，然後分別經由第 二反射鏡260與第二反射鏡280形成第一影像與第二影 像。在本實施中，第一影像與第二影像均為彩色影像。 除了使用第一反射鏡240與第二反射鏡260等兩個反 射鏡形成二維的影像之外，也可以在一個反射鏡上形成二 個旋轉軸，如此可以使用一個反射鏡使光束在二個方向上 掃瞄而形成二維的影像。第7圖為光學系200的另一實施 例的示意圖。與第2a圖的實施例相比，由於第一反射鏡 240具有兩個旋轉軸，因此省略了第二、第三反射鏡260 與280。第8a圖為本實施例之第一反射鏡240的示意圖。 第一反射鏡240包括一支撐結構24卜兩個第一扭轉樑243 與二扭轉樑243兩邊相連的基板245、以及二第二扭轉樑 246。第一扭轉樑243形成一第一旋轉軸A1，而第二扭轉 樑246形成一第二旋轉軸A2。可以在支撐結構241與基板 245上設置線圈，並在支撐結構241的周圍對應於第一扭 轉樑243及第二扭轉樑246處設置磁鐵248，然後藉由如 第3圖的磁鐵與線圈的結構使基板245以第一旋轉軸A1 以及第二旋轉軸A2為中心旋轉，磁鐵248放置在支撐結 構241之斜角45度的方向，也可達成同樣效果。第8b圖 表示以第一反射鏡240同時形成二維的第一影像與第二影 像的示意圖，與第2b圖比較，本實施例僅需第一反射鏡 0963-A21927TWF(N2):P27950077TW；chentf 1328139 240即可達成。 第8c圖表示另一種具有二個旋轉軸的第一反射鏡240 的另一實施例的示意圖。此為一種靜電式的構造，在支撐 結構241的兩側形成向外延伸的梳狀電極2411，在支撐結 構241的外側設有一梳狀電極250,對應於梳狀電極2411， 同時在支撐結構2 41的内側設有梳狀電極2 412，在基板2 4 5 的外側也設有梳狀電極2451，對應於梳狀電極2412，當梳 狀電極2411與250具有電位差時，會使支撐結構241以第 —扭轉樑246為軸旋轉，扭轉樑246依附於一支撐體（未 圖示）’當梳狀電極2412與2451具有電位差時，會使基 板245以第一扭轉樑243為軸旋轉，如此可以產生與第μ 圖的第一反射鏡相同的效果。 第9a、9b圖為本體100的另一實施例的示意圖。在第 9圖中，本體1〇〇包括一基座15〇以及一投影單元17〇。投 影單元170係可旋轉地結合於基座150，第一投射口 12〇 與第二投射口 140則分別設於投影單元170上。 在上述各實施例中，是以投射出二個影像的投影穿置 為例’說明本發明使用一具有雙反射面的反射鏡，同時投 射出二個二維影像，如果欲投射出二個以上的影像，可以 採用多個具有雙反射面的反射鏡，如第10圖所示，使用多 個雷射光源220，並設置一列第一反射鏡240以及—列第 二反射鏡260 ’而產生出多個二維影像。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 0963-A21927TWF(N2):P27950077TW:〇hentf 1328139 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

0963-A21927TWF(N2)；P27950077TW；chentf 14 1328139 【圖式簡單說明】 第la、lb圖為本發明之投影裝置的一較佳實施例的立 體圖。 第2a圖為本發明之投影裝置的光學系的一實施例的示 意圖。 第2b圖為第一反射鏡反射光束的示意圖。 第3圖為第一反射鏡之主要構造的示意圖。 第4圖為光學系的另一實施例的示意圖， 第5圖為光學系的另一實施例的示意圖， 第6圖光學系的另一實施例的示意圖， 第7圖為光學系的另一實施例的示意圖。 第8a圖為本發明之第一反射鏡的另一實施例的示意 圖。 第8b圖為第8a圖的第一反射鏡反射光束的示意圖。 第8c圖為本發明之第一反射鏡的另一實施例的示意 圖。 第9a、9b圖為本發明之投影裝置的本體的另一實施例 的示意圖。 第10圖為本發明之可投射多個影像的投影裝置的系 統圖。 【主要元件符號說明】 12〜反射鏡； 14、16、17〜反射鏡； 0963-A21927TWF(N2)：P27950077TW：chentf 15 1328139 18、19〜光學鏡片； 100〜本體； 120〜第一投射口； 140〜第二投射口； 150〜基座； 170〜投影單元； 200〜光學系； 220〜雷射光源；

221〜第一單色光源； 222〜第二單色光源； 223〜第三單色光源； 224〜第四單色光源； 225〜第五單色光源； 226〜第六單色光源； 230、231、232、233〜分光器； 235〜光調變器；

240〜第一反射鏡； 241〜支撐主體； 242〜第一反射面； 243〜扭轉樑； 244〜第二反射面； 245〜基板； 246〜第二扭轉樑； 247〜驅動線圈； 0963-A21927TWF(N2)；P27950077TW；chentf 16 1328139 248、 249 〜磁鐵； 250- /梳狀電極； 260、 弟二反射鏡， 280- -第三 i反射鏡； 1000 〜行動電話； 2411 、2412 、 2451 A1〜 第一 旋轉軸； A2〜 第二 旋轉軸； A3〜 第三 旋轉軸； L1〜 光束 > L2〜 光束 0 梳狀電極； 0963-A21927TWF(N2):P27950077TW；chentf 17

Claims (1)

1328139 第96102288號 修正日期:99.3.8 修正本 十、申請專利範圍： \ 1.一種投影裝置，包括： - 一本體，設有一第一投射口以及一第二投射口； 以及 一光學系，設於該本體中，且分別從該第一投射 口與該第二投射口投射出一第一影像以及一第二影 像，其中該光學系包括： 一雷射光源，包括複數個單色光源；以及 鲁 一第一反射鏡，具有一第一反射面以及一第二反 射面，分別對應於該第一投射口以及該第二投射口， 其中，來自該雷射光源的光，分別入射於該第一反射 面以及該第二反射面，並由該第一反射面以及該第二 反射面反射而分別從該第一投射口以及該第二投射口 投射出該第一影像以及該第二影像。 2. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中 I 該雷射光源包括一第一單色光源、一第二單色光源、 一第三單色光源。 3. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一分光裝置，來自該第一單色光源的 光經由該分光裝置分別入射該第一反射面以及該第二 反射面，且來自該第二單色光源以及該第三單色光源 的光僅入射於該第二反射面。 4. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一分光裝置與一光調變器，來自該第 18 第96102288號 修正日期:99.3.8 修正本 一單色光源、該第二單色光源以及該第三單色光源的 光經由該分光裝置與該光調變器後分別入射於該第一 反射面以及該第二反射面。 5.如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一第四單色光源，來自該第四單色光 源的光入射於該第一反射面，而來自該該第一單色光 源、該第二單色光源以及該第三單色光源的光則入射 於該第二反射面。 &如申請專利範圍第5項所述之投影裝置，其中 該第一、第二、第三、第四單色光源均為半導體雷射 光源。 7. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一第四單色光源、一第五單色光源以 及第六單色光源，來自該第四單色光源、該第五單 色光源以及該第六單色光源的光係入射於該第一反射 面’且來自該第一單色光源、該第'二單色光源以及該 第二單色光源的光係入射於該第二反射面。 8. 如申請專利範圍第7項所述之投影裝置，其中 該第一、第二、第三、第四、第五及第六單色光源為 半導體雷射光源。 9. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中 該第一反射鏡更包括一第一旋轉轴，當來自該雷射光 源的光入射於該第一反射鏡時，該第一反射鏡以該第 一旋轉軸為中心在一適當的角度範圍内擺動，而分別 1328139 第96102288號 修正日期:99.3.8 修正本 . 產生該第一影像與該第二影像。 10. 如申請專利範圍第9項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一第二反射鏡以及一第三反射鏡，分 別具有一第二旋轉軸以及一第三旋轉軸，從該第一反 射面反射的光係入射於該第二反射鏡’並措由該第二 反射鏡以該第二旋轉軸為中心在一適當的角度内擺動 而產生該第一影像，從該第二反射面反射的光係入射 φ 於該第三反射鏡，並藉由該第三反射鏡以該第三旋轉 軸為中心在一適當的角度内擺動而產生該第二影像。 11. 如申請專利範圍第10項所述之投影裝置，其 中該第二旋轉軸與該第三旋轉軸均與該第一旋轉轴垂 直。 12. 如申請專利範圍第9項所述之投影裝置，其中 該第一反射鏡更包括一第二旋轉軸，當來自該雷射光 源的光入射於該第一反射鏡時，該第一反射鏡以該第 φ 一旋轉軸為中心在一適當的角度範圍内擺動，然後該 第一反射鏡以該第二旋轉軸為中心在一適當的角度範 圍内擺動而分別產生該第一影像與該第二影像。 13. 如申請專利範圍第12項所述之投影裝置，其 中該第一旋轉軸係與該第二旋轉軸互相垂直。 14. 如申請專利範圍第9項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一驅動裝置，驅動該第一反射鏡以該 第一旋轉轴為中心在該適當的角度範圍内旋轉。 15. 如申請專利範圍第14項所述之投影裝置，其 20 第 96102288 號 修正日期:99.3.8 修正本 中該驅動裝置係以電磁式、靜電式、電熱式、壓電式 或記憶合金的方式來驅動。 16. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中 該光學系更包括一光束匯集元件，來自該等單色光源 的光線經由該光束匯集元件匯集後入射於該第一反射 鏡。 17. 如申請專利範圍第16項所述之投影裝置，其 中該光束匯集元件包括至少一具備高通或低通濾光能 力的光學鏡片，使其所設定的濾光波長範圍的兩側的 不同波長的光束產生穿透或反射的現象。 18. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中 該雷射光源包括一第一單色光源以及一第二單色光 源，來自該第一單色光源的光線係入射於該第一反射 鏡，來自該第二單色光源的光線係入射於該第二反射 鏡。 19. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中 該本體包括一基座以及一投影單元，該投影單元係可 旋轉地設於該基座上，該第一投射口與該第二投射口 係設於該投影單元上。 20. —種投影裝置，包括： 一本體，設有複數個投射口；以及 一光學系，設於該本體中，且分別從該等投射口 投射出複數個影像，包括： 一雷射光源；以及 1328139 第96102288號 修正日期:99.3.8 修正本 . 複數個反射鏡，一部分的反射鏡具有一第一反射 ' 面以及一第二反射面，而另一部分的反射鏡僅具有第 一反射面，該等反射鏡係對應於該等投射口，其中， 來自該雷射光源的光，分別入射於該第一反射面以及 該第二反射面，並由該第一反射面以及該第二反射面 反射而分別從該等投射口投射出該等影像。

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